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DSG槽式太阳能集热系统过热蒸汽温度多模型自适应控制

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DSG槽式太阳能集热系统过热蒸汽温度多模型自适应控制

作者：祝庆重庆大学

学位级别：硕士

太阳能光热发电技术是太阳能规模化利用的一种重要方式。其中,直接产生蒸汽(Direct Steam Generation,DSG)槽式太阳能光热发电技术具有系统结构简单,可获得较高蒸汽温度,以及投资和运营成本低等优势,具有广泛的发展潜力和应用前景。DSG... 详细信息

太阳能光热发电技术是太阳能规模化利用的一种重要方式。其中,直接产生蒸汽(Direct Steam Generation,DSG)槽式太阳能光热发电技术具有系统结构简单,可获得较高蒸汽温度,以及投资和运营成本低等优势,具有广泛的发展潜力和应用前景。DSG太阳能热发电系统过热汽温响应具有明显的惯性和非线性。由于太阳辐射的间歇性和随机性波动,DSG系统在运行过程中经常性地出现工况的大幅度变动,导致集热系统出口过热汽温控制问题十分复杂。本文针对直通模式DSG槽式集热系统过热蒸汽温度控制面临的主要问题,研究了集热系统过热蒸汽温度响应非线性特征、非线性特征参数构造、过热蒸汽温度自适应预测模型及其平滑切换等问题,在此基础上建立了一种DSG集热系统过热蒸汽温度多模型自适应预测控制方案。论文的主要工作和研究成果包括:(1)基于Lagrange流体微元追踪思想,建立了DSG槽式太阳能集热器的通用一维分布参数模型。构造了集热器内单相和两相流体热力参数变化规律的统一数学描述,并在此基础上建立整个DSG槽式太阳能集热系统的数值仿真模型。(2)获得了典型扰动工况下DSG集热系统过热蒸汽温度的响应特性,分析了DSG集热系统出口过热汽温响应的主要非线性特征。结果表明:1)太阳辐射强度变化和蒸汽负荷变化,都是导致系统呈现非线性特征的重要因素;2)在不同工况下,集热系统出口过热蒸汽温度响应的非线性主要表现为稳态增益的不同。(3)基于DSG集热系统过热蒸汽温度的非线性特征分析结果,通过对太阳辐射强度和蒸汽负荷的二维划分,构造二维非线性特征参数向量,建立了一种基于非线性特征参数向量的双重加权策略的过热汽温自适应预测模型。(4)为了有效降低过热汽温自适应预测方案的复杂性,根据前述的过热汽温响应非线性特征研究结果,提出一种以辐射强度与出口蒸汽流量比值(热-汽比)作为特征参数的过热汽温多自适应预测方案,显著地降低了自适应预测方案的复杂程度。数值仿真试验结果表明,上述基于“热-汽比”的多模型自适应预测方案,能够利用较少的线性子模型获得良好的过热汽温自适应预测结果,为DSG集热系统过热蒸汽温度多模型自适应预测控制奠定了基础。(5)针对DSG集热系统工况大幅度变动导致的控制器频繁或大幅度切换问题,建立了一种基于非线性特征参数(热-汽比)参考轨迹的平滑切换策略,有效地改善了DSG集热系统出口过热蒸汽温度控制过程的平稳性。数值仿真试验表明:上述基于“热-汽比”及其参考轨迹的多模型自适应预测控制方案能够实现DSG集热系统过热蒸汽温度的有效控制。上述研究工作为DSG槽式太阳能集热系统过热蒸汽温度控制问题提供了一种具有前途的方案。

关键词： DSG集热系统自适应预测控制非线性特征参数控制器平滑切换

基于非线性多参数融合的硫化矿石自热倾向性评价（英文）

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中国有色金属学报：英文版 2015年第2期25卷 582-589页

作者：潘伟吴超李孜军杨月平辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室阜新123000 中南大学资源与安全工程学院长沙410083 南华大学核资源工程学院衡阳421001

为揭示硫化矿石非稳态自热过程的非线性动力学特征,以从某硫铁矿采集的9种硫化矿石样品为实验材料,开展室内矿石自热特性实验。采用集成小波变换、非线性特征参数提取和模糊综合评判等方法对实测温度数据进行研究。结果表明:仅矿样1、2... 详细信息

为揭示硫化矿石非稳态自热过程的非线性动力学特征,以从某硫铁矿采集的9种硫化矿石样品为实验材料,开展室内矿石自热特性实验。采用集成小波变换、非线性特征参数提取和模糊综合评判等方法对实测温度数据进行研究。结果表明:仅矿样1、2、6和9出现明显自热,自热起始温度分别为220、239、220和220°C,在正常采矿条件下矿石不易产生自热;矿样自热过程的关联维数均为分数,最大Lyapunov指数均大于0,验证了基于混沌动力学理论研究自热过程的可行性;矿样自热过程的非线性度分别为0.8227、0.7521、0.9401和0.8827,排序依次为矿样6、矿样9、矿样1、矿样2,与自热特性测定结果一致。因此,可采用非线性度方法来评价硫化矿石自热倾向性,该方法可对实测结果的可靠性进行有效验证。

关键词：硫化矿石自热过程非线性特征参数非线性度自热倾向性

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板式基础上非线性隔振系统的功率流传递特性

振动工程学报 2008年第4期21卷 394-397页

作者：马业忠霍睿山东大学机电系山东济南250061

针对工程实际中柔性基础的隔振问题,建立了机器-非线性隔振器-柔性基础组成的隔振系统理论模型,其中,用四边简支矩形薄板模拟弹性安装基础。运用谐波平衡法和Newton迭代法对系统在简谐激励下的动态响应进行了近似求解,并通过计算分析了... 详细信息

针对工程实际中柔性基础的隔振问题,建立了机器-非线性隔振器-柔性基础组成的隔振系统理论模型,其中,用四边简支矩形薄板模拟弹性安装基础。运用谐波平衡法和Newton迭代法对系统在简谐激励下的动态响应进行了近似求解,并通过计算分析了主谐波分量对于基础的振动功率流输入,讨论了隔振器的非线性阻尼和刚度特性对系统隔振效果的影响。研究表明,在低频段,较小的阻尼非线性特征参数和较大的刚度非线性特征参数利于隔振;在高频段,较大的非线性特征参数具有较好的隔振性能。

关键词：隔振非线性特征参数功率流柔性基础

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微小缺陷的非线性超声检测研究

微小缺陷的非线性超声检测研究

作者：肖峰南昌航空大学

学位级别：硕士

随着工业水平的发展,越来越多的金属材料被用于长期处于高速、高温和高压等苛刻环境下的产品设备中。恶劣工作环境下的产品设备对金属材料的性能要求越来越高,即使材料内微小缺陷的存在也会导致其失效,造成严重的经济损失。为避免材料失... 详细信息

随着工业水平的发展,越来越多的金属材料被用于长期处于高速、高温和高压等苛刻环境下的产品设备中。恶劣工作环境下的产品设备对金属材料的性能要求越来越高,即使材料内微小缺陷的存在也会导致其失效,造成严重的经济损失。为避免材料失效,实现其微小缺陷的检测意义重大。传统超声检测受超声波波长的限制,其声波对微小缺陷的声反射和声衰减现象极为微弱,对微小缺陷的检测极易存在漏检的现象。非线性超声检测技术利用微小缺陷对超声波产生的非线性效应,对微小缺陷更敏感。因此,本文采用非线性超声检测技术,对层片型缺陷和疲劳损伤进行检测研究。通过模块化的检测系统提取非线性超声检测信号,并对检测时域信号进行频谱分析,定义了非线性超声检测特征参数用于表征层片型微小缺陷及疲劳损伤。具体研究内容如下:第一,基于模块化仪器设计方法,以RITEC SNAP RAM-5000高能发射接收仪为核心搭建一套适用的非线性超声检测系统,分别设计了层片型微小缺陷和疲劳损伤微小缺陷非线性超声检测的专用夹具,使得每次试验中换能器与被检试样之间的耦合力一致。此外,在每次非线性超声检测试验之前,对试验系统进行校验测试。其次,对层片型缺陷的非线性超声检测技术进行了研究,并参考C扫描图像对检测区域进行了划分。设计非线性超声区域检测法,利用有限幅度法提取了可表征缺陷的非线性超声检测特征参数。通过斯皮尔曼等级相关数分析了非线性特征参数对层片型缺陷的敏感度,结合金相和C扫描成像图分析缺陷类型对非线性超声响应的影响,并揭示层片型缺陷的非线性超声检测机理。最后,研究了疲劳损伤的非线性超声检测技术,将有限幅度法提取的非线性超声检测特征参数与超声C扫描图像进行了比较,分析了非线性特征参数随疲劳裂纹扩展程度的变化,并揭示疲劳损伤的非线性超声检测机理。本研究采用的非线性超声检测技术适用于微小层片型缺陷和疲劳损伤微小缺陷的无损检测,对于提高层片型微小缺陷和疲劳损伤微小缺陷检测能力、工程检测的实用性及检测效率具有重要作用。

关键词：微小缺陷非线性超声检测非线性特征参数斯皮尔曼等级相关数

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弹性基础非线性隔振系统的传递功率流分析

弹性基础非线性隔振系统的传递功率流分析

作者：马业忠山东大学

学位级别：硕士

随着非线性振动理论在现代工程实践中得到愈来愈广泛的应用,对复杂非线性振动系统进行深入的分析研究,并作出相应的优化设计就成为当前振动噪声控制领域的前沿课题和发展方向。同时,用功率流分析方法研究和分析结构振动和噪声控制问题... 详细信息

随着非线性振动理论在现代工程实践中得到愈来愈广泛的应用,对复杂非线性振动系统进行深入的分析研究,并作出相应的优化设计就成为当前振动噪声控制领域的前沿课题和发展方向。同时,用功率流分析方法研究和分析结构振动和噪声控制问题也成为近年来该领域的研究热点。本文在分析了国内外关于动力机械振动噪声控制理论及其应用研究现状的基础上,建立了弹性基础上的非线性振动模型,并对其振动特性进行了深入的研究,提出了相应的振动控制方法。本文分别对弹性矩形薄板、非线性振动以及功率流评估方法进行了介绍与分析,在此基础上,建立了由动力机器、非线性隔振器和弹性基础组成的非线性隔振系统。通过对此系统施加模拟激振力使其产生非线性振动,随后分析了系统各部分的振动形态继而得出了整个振动系统的振动微分方程。在研究方法上,本文应用谐波平衡法以及Newdon迭代法对系统的振动方程进行迭代求解,得出了由激振力传递到弹性基础的功率流大小。最后,通过对选取各组非线性特征参数下功率流传递频谱的分析比较研究了系统的功率流传递特性,特别是创新性地考虑了附加超谐波对于功率流传递的影响,并在此基础上提出了此振动系统的振动控制策略及非线性隔振器的优化设计原则。通过对于选取线性与非线性隔振器、不同非线性刚度、阻尼特征参数以及只考虑主谐波与附加考虑超谐波时功率流传递频谱的比较,得出如下结论:若只考虑主谐波,则当频率比(激振频率与弹性安装基础的基频之比)小于1时,非线性隔振器的隔振效果一般要好于线性隔振器,而且选取大于1的非线性刚度特征参数和小于1的非线性阻尼特征参数会获得最佳的隔振性能;当频率比大于1时,适宜选择大于1的非线性特征参数进行隔振,小于1的非线性特征参数会恶化隔振效果。若同时考虑主谐波和部分超谐波,则当频率比小于l时,若选取大于1的非线性隔振参数,则由于超谐波的存在会使传递功率流在频率比接近1时出现一个较大的峰值,不利于隔振,相反,若选取小于1的非线性隔振参数,在频率比大于1之后,会使得功率流传递幅值产生大幅度的增加,导致安装设备的剧烈振动,严重影响机器的工作效率。

关键词：弹性基础非线性特征参数超谐波功率流

联合小波变换和EMD非线性特征提取在暂态电能识别的应用

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科技风 2015年第20期 88-90页

作者：方林桂林电子科技大学广西桂林541004 柳州铁道职业技术学院广西柳州545616

电能质量问题有效治理的关键是有效的电能质量检测。文中通过分析电力系统的混沌现象,引入香农熵、Kolmogorov熵及最大Lyapunov指数等非线性特征参数的概念,提取小波3层分解的各分量及EMD分解各系数的非线性特征参数,共21维作为特征矢... 详细信息

电能质量问题有效治理的关键是有效的电能质量检测。文中通过分析电力系统的混沌现象,引入香农熵、Kolmogorov熵及最大Lyapunov指数等非线性特征参数的概念,提取小波3层分解的各分量及EMD分解各系数的非线性特征参数,共21维作为特征矢量集。应用高斯混合模型(GMM)对电能质量扰动信号进行建模与识别。结果表明:经由小波变换和EMD分解后再求的非线性特征参数能很好的表征电能扰动信号的特性,进行特征选择后,取得了98%的最好识别率。

关键词：非线性特征参数小波变换 EMD分解高斯混合模型(GMM)